《单片机应用技术》课件-2.2.1 定时器计数器结构、TMOD与TCON

定时器/计数器结构、TMOD与TCON单片机应用技术目

录02定时器/计数器编程控制01定时器/计数器结构03定时器/计数器相关寄存器可编程是指可以在程序中选择定时器/计数器的功能(定时/计数)、工作方式、计数值、启动、中断请求等。8051单片机内部有2个16位可编程定时器/计数器，称为定时器0(TO)和定时器1(T1)。01定时器/计数器结构PART01定时器/计数器结构01

定时器/计数器的结构图TO计数器TI计数器工作方式寄存器TMOD控制寄存器TCON定时器/计数器结构01

T0和T1都是独立的16位加法计数器，分别由2个8位寄存器组成TO由THO和TLO构成，T1由TH1和TL1构成，以方便编程设置不同的计数位数。定时器/计数器的结构图定时器/计数器结构01

计数器的位数确定了计数器的最大计数个数M，n位计数器的最大计数个数M=2n。例如16位计数器的最大计数个数M=65536。用于设置定时器的工作方式；TMOD用于控制定时器的启动与停止。TCON02定时器/计数器编程控制PART02定时器/计数器结构02

定时器/计数器的工作原理与编程控制定时器/计数器结构02

1.定时与计数功能选择

定时器/计数器结构02

1.定时与计数功能选择TO或TI用于定时功能时，对内部机器周期脉冲进行计数。因为机器周期是固定值，所以计数值确定时，定时时间也随之确定。计数周期为：T机器周期=1/(12×106/12)μs=lμs。51单片机系统采用12MHz晶振定时器/计数器结构02

1.定时与计数功能选择用于计数功能分别对从芯片引脚TO(P3.4)或T1(P3.5)上输入的脉冲进行计数，外部脉冲的下降沿将触发计数。在每个机器周期的S5P2期间采样引脚输入电平，如果前一个机器周期采样值为1，后一个机器周期采样值为0,则计数器加1。新的计数值是在检测到输入引脚电平发生1到0的负跳变后，于下一个机器周期的S3P1期间装入计数器的。定时器/计数器结构02

1.定时与计数功能选择检测一个由1到0的负跳变需要2个机器周期。最高检测频率为振荡频率的1/24。必须保证输入信号的高电平与低电平的持续时间都在1个机器周期以上。定时器/计数器结构02

2.定时器/计数器启动控制TCON寄存器的TRx(x=0,1)位用于控制定时器/计数器的启动和停止；TMOD寄存器中的门控位GATE，控制是否同时使用外部启动信号，来共同控制定时器/计数器的启动和停止。定时器/计数器结构02

3.定时器/计数器工作方式选择TMOD中的M1M0用来选择定时器/计数器的4种工作方式。除了计数位数不同之外，4种工作方式各有特点。定时器/计数器结构02

4.计数初值TO或T1具有预赋初值功能，特殊功能寄存器THx和TLx(x=0,1)用于存放初值，单片机复位时计数初值为0。定时器/计数器结构02

4.计数初值计数个数为：COUNT=M-T初值计数功能下定时时间为：t定时=(M-T初值)×T机器周期定时功能下定时器/计数器结构02

TCON中的溢出标志位TFx=1(x=0,1)5.溢出处理在程序中可以通过查询这个位状态的方法获取计数器状态，也可以向CPU申请中断，采用中断方式进行计数溢出处理。03定时器/计数器相关寄存器PART03定时器/计数器相关寄存器03

1.工作方式控制寄存器TMOD高4位控制T1，低4位控制T0。工作方式控制寄存器TMOD用于定时器/计数器的功能选择、工作方式设置等，不能位寻址。定时器/计数器相关寄存器03

1.工作方式控制寄存器TMOD定时器/计数器相关寄存器03

1.工作方式控制寄存器TMODM1M0工作方式00方式0，13位计数器01方式1，16位计数器10方式2，8位计数器，初值自动重载11方式3，仅适用于T0，分成2个8位计数器，T1停止计数定时器/计数器相关寄存器03

2.定时器/计数器控制寄存器TCON作用：控制定时器的启动、停止，可以位寻址。TF1和TF0表示计数溢出标志位当计数器计数溢出时，由硬件自动置1。中断允许时，向CPU发出中断请求，进入中断服务程序后，由硬件自动清0。在中断屏蔽时，用查询方式处理计数溢出，此位可供CPU查询，这时只能由软件清0。定时器/计数器相关寄存器03

2.定时器/计数器控制寄存器TCON作用：控制定时器的启动、停止，可以位寻址。TRI和TRO表示计数器运行控制位由软件置1或清0来启动/停止定时器。当GATE=1,且INTI为高电平时，TR1置1启动T1计数；当GATE=0时，TR1置1即可启动T1；TR1=0,停止T1计数。TRO与TR1相同。定时器/计数器相关寄存器03

3.定时器/计数器编程（1）确定计数/定时功能、工作方式等，对TMOD赋值。（2）计算并设置计数初值。计数功能，已知计数个数COUNT,T初值=M-COUNT；定时功能，已知定时时间t定时，T初值=M-t定时/T机器周期。M为最大计数值。初值写入THO、TLO或TH1、TLI。（3）启动定时/计数器，将TRO或TR1置1。（4）计数溢出处理(查询或中断两种方式)。定时器/计数器相关寄存器03

实际应用中，初值计算与溢出处理的准确性直接决定时序控制精度，需结合晶振频率精准核算，避免因参数误差导致功能异常。TMODTMOD区分功能边界，避免寄存器配置混淆，为程序稳定运行提供保障。【以史为鉴：在精准把控中锤炼匠心】

北宋元祐年间（1086-1093年）苏颂天文学家机械学家联合当时的天文官韩公廉等人，汇聚众人智慧创制了举世闻名的“水运仪象台”，这座集天文观测、天象演示、计时报时三大功能于一体的精密机械装置，被誉为世界上最早的机械天文钟之一。【以史为鉴：在精准把控中锤炼匠心】

水运仪象台整体高约12米，分上、中、下三层结构，内部机械传动系统复杂精巧，核心动力源于稳定的水力驱动。底层：报时系统配备击鼓、摇铃、撞钟等自动化报时装置，可根据不同时辰精准触发报时动作，误差极小；中层：天象演示球通过内部齿轮与底层动力系统联动，可同步模拟天体的运行轨迹，将天文现象转化为直观的机械运动；【以史为鉴：在精准把控中锤炼匠心】

上层：观测平台搭载了精密的浑仪，供天文官观测星辰位置、记录天文数据，为历法修订提供可靠依据。通过水轮、杠杆与多级齿轮的精密配合，将水流的恒定动能转化为机械的匀速运动，实现规律性的计时与报时。核心传动系统【以史为鉴：在精准把控中锤炼匠心】

“擒纵机构”调节水轮转动的频率确保齿轮传动的稳定性核心原理，与现代钟表的擒纵机制异曲同工，比西方同类机械装置早了数百年。在没有电子元件、全靠机械结构的北宋，这样的设计不仅需要对力学原理、天文规律有深刻认知，更需要极致的加工精度与装配工艺，充分展现了中国古代汉族劳动人民非凡的智慧、精湛的技艺与勇于创新的创造精神。【以史为鉴：在精准把控中锤炼匠心】

核心思想：通过稳定的动力源、精准的传动机构，实现对时间的量化与控制。随着微电子技术的发展，不再依赖水力与齿轮，通过单片机内部的电子计数器、寄存器，实现对时间的精准把控。核心目标：“时序精准”【课堂小结】

80C51单片机的定时器/计数器掌握：定时器/计数器的结构组成，明确T0、T1计数器与TMOD、TCON寄存器的协同作用；